蜂鳴器工作原理介紹及并聯(lián)電阻原理

1、蜂鳴器工作原理介紹及并聯(lián)電阻原理目前市場上廣泛使用的蜂鳴器有電磁式與壓電式，我司使用的蜂鳴器以壓電式為主。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器，壓電蜂鳴片（以壓電陶瓷為主，如下圖所示），阻抗匹配器及共鳴箱，外殼等組成。其主要原理是以壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，來帶動金屬片的震動而發(fā)聲。壓電蜂鳴片壓電陶瓷其實是一能夠?qū)C械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。所謂壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在受到機械壓力時，哪怕這種壓力微小得像聲波振動那樣小，都會產(chǎn)生壓縮或伸長等形狀變化，引起介質(zhì)表面帶電，便會產(chǎn)生電位差，這是正壓電效應(yīng)。反之，施加激勵電場或電壓，介質(zhì)將產(chǎn)生機械變形，產(chǎn)生機械應(yīng)力，稱逆壓電效應(yīng)。如果壓力是一種高頻震動，則產(chǎn)生

2、的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時，則產(chǎn)生高頻聲信號（機械震動），這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能。壓電式蜂鳴器就是運用其將電能轉(zhuǎn)換問機械能的逆壓電效應(yīng)。壓電蜂鳴器的主要應(yīng)用電路如下圖所示，r為阻抗匹配電阻。當脈沖信號為高電平時，通過三級管導(dǎo)通，則在蜂鳴器兩端形成一個vdc的電壓，使壓電陶瓷產(chǎn)生形變。當脈沖信號為低電平時，通過三極管關(guān)斷。此時壓電陶瓷形變復(fù)原，則在其兩端產(chǎn)生一個由機械能轉(zhuǎn)換為電能的電壓，此時的電壓需要通過阻抗匹配電阻進行釋放，從而可使蜂鳴器產(chǎn)生一個穩(wěn)定頻率的聲音信號。如下圖所示，幅值與vdc相等，頻率與芯片控制

3、端口頻率相等。主控芯片端口信號蜂鳴器端口信號r=1k時蜂鳴器兩端信號蜂鳴器兩端，以及當r=1k時，其等效電容的放電時間為46us蜂鳴器兩端，以及當r=100時，其等效電容的放電時間為6.8us蜂鳴器兩端，以及當r=10k時，其等效電容不能完全放電完成若將其阻抗匹配電阻去除，則壓電陶瓷兩端的電壓無法釋放，這樣就會在其兩端產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓，大小與vdc相等，具體如下圖所示：而阻抗匹配器阻值的選取，推薦值為r=vdc*100，我司蜂鳴器兩端的電壓為10v12v,因此選取阻值為r=10*100=1000=1k.現(xiàn)就目前我司使用的一款pa-2220b03為例進行說明：其內(nèi)部等效電路如下圖所示：1. s

4、pecifications (規(guī)格)part no.pa-2220b03item (項目)specifications 規(guī)格conditions條件operating voltage (vp-p)工作電壓125vp-pmin sound pressure level最小輸出聲壓min 85db at 2000hz/9vp-p square wave/10cmresonant frequency (hz)額定頻率2.00.3khzoperating temperature ()工作溫度-20+70 storage temperature ()儲存溫度-30+80case material/col

5、or外殼材料及顏色ppo/black (聚苯醚，黑色)阻燃等級：v0weight (g)重量2.5g 標準測試條件：溫度253，濕度6010% r.h.2. dimensions (尺寸) unit: mm 未注公差:0.53. frequency and voltage response (頻率曲線圖)蜂鳴器聲級與驅(qū)動電壓的關(guān)系，接近線性關(guān)系：4. test method(測試方法)sound pressure level,consumption(聲壓測試線路圖)test circuit (測試電路)5. reliability test (可靠性試驗項目)item(項目)method of

6、 test（試驗方法）varlanceafterconditionin(標準)1.dry heat test(storage)高溫放置試驗after being placed in a chamber with 802 for 240 hours and then being placed in natural condition for 4 hours, buzzer shall be measured.在+802的溫濕里放置240小時后，再在室溫下放置4小時后測試the value of resonant frequency/current consumption should be in

7、 10% compared with initial ones. the spl should be 85db 2.cold test(storage)低溫放置試驗after being placed in a chamber with -302 for 240 hours and then being placed in natural condition for 4 hours, buzzer shall be measured.在-302的溫濕里放置240小時后，再在室溫下放置4小時后測試3.temperature cycle test溫度循環(huán)試驗make the test for 5

8、cycles without applying power as fig then expose to the room temperature for 4 hours不接電源按下圖做5個周期試驗，然后室溫下放置4小時再測試4.humidity test耐濕性試驗after being placed in a chamber with 90 to 95%r.h. at 402 for 240 hours and then being placed in natural condition for 4 hours, buzzer shall be measured.在濕度為9095%，溫度為40

9、2的溫濕箱里放置240小時后，再在室溫下放置4小時后測試5.operation life test工作壽命試驗1. high temperature life test. 240 hours continuous operation at +80 at 9vp-p/duty 50% 2000hz2. room temperature life test. 240 hours continuous at room temperature with 9vp-p/duty 50%,2000hz3. low temperature life test 240 hours continuous oper

10、ation at -30 at 9vp-p/duty 50% 2000hz6.vibration resistant耐振動性buzzer shall be measured after being applied vibration of amplitude of 1.5mm with 10 to 55hz band of vibration frequency to each of 3 perpendicular directions for 2 hours.振動頻率1055hz,振幅為1.5mm，朝x、y、z軸三個方向振動2小時后測試7.drop test跌落試驗drop a produc

11、t naturally form the height of 500mm onto the surface of 100mm thick wooden board. two directions: this is upper and side of the product are to be applied for this drop test tespectively once.從500mm高度將產(chǎn)品自然跌落在100mm厚板上按正、側(cè)面方向各做二次跌落試驗，觀察此產(chǎn)品能否承受跌落試驗。8.solder ability（焊接試驗）lead terminals are immersed in r

12、osin for 5 seconds and then immersed in solder bath of +2555 for 20.5 seconds6. reliability test (可靠性試驗項目)以上面測試電路為例，通過計算可知匹配電阻的取值范圍，假設(shè)三極管放大倍數(shù)為200，控制頻率為2khz，控制電壓為5v，三極管基極限流電阻為1k，蜂鳴器的等效電容為25000pf。vdc=9v。1 則匹配電阻要滿足的放電時間為： t1/2*1/2000 s=250us t= rc*ln(v1-v0)/(v1-vt)=rc*ln92*rc=2*0.000000025*r250us 則r5k2 要滿足三極管